氯离子浓度对Ni-P合金涂层失效过程影响的SECM实验和COMSOL模拟研究

目的发展具有空间分辨的腐蚀电化学研究方法。方法用电沉积方法在铜基体上制备Ni和Ni-P涂层,应用扫描电镜和XRD检测涂层表面形貌和晶体结构,采用扫描电化学显微镜(SECM)研究Ni和Ni-P涂层在不同浓度Na Cl溶液中的失效行为,并结合COMSOL多物理场软件建立二维和三维模型,模拟量化活性点大小和反馈机制。结果低浓度Cl-对于纯Ni涂层具有活化作用,增加Cl-浓度会促进腐蚀发生。Ni-P合金涂层在低浓度Na Cl溶液中,短时间内保持良好的稳定性,浸泡6 h后,低P合金涂层出现典型的活性点和腐蚀产物,而高P合金涂层在浸泡24 h后出现腐蚀产物和活性区域。0.1 mol/L的Na Cl溶液促进低P合金涂层局部腐蚀的发生,而涂层在0.3 mol/L Na Cl溶液中则以发生均匀腐蚀为主。逼近曲线及其模拟结果表明,腐蚀产物对于Fc Me OH的电化学过程完全失活,而新鲜Cu表面对Fc Me OH氧化还原过程受扩散控制。三维模拟结果显示,低P合金涂层失效过程中活性点大小接近10μm。结论 Ni和Ni-P合金涂层的失效过程中活性点的形成、腐蚀产物的生成和累积过程与SECM面扫描图谱中正负反馈效应相关,Cl-促进腐蚀发生,其浓度影响腐蚀类型。COMSOL多物理场模拟明确反馈效应与探针和基底的距离有关,Ni-P涂层失效活性点大小在微米级。     

缝隙腐蚀内部微区离子浓度监测的研究进展

缝隙腐蚀早期缝隙内部微区化学组分的变化与缝隙腐蚀的发生发展过程密切相关。本文介绍了缝隙腐蚀的基本原理及其影响因素，综述了近年来缝隙腐蚀过程中缝隙内部微区离子浓度监测的研究进展，包括固态离子选择性电极技术、荧光分子原位监测法、取样分析法以及数值计算模拟的相关工作；同时简要介绍了采用微型电化学传感器结合扫描电化学显微镜(SECM)的电位响应模式，对不锈钢缝隙腐蚀早期缝隙内部微区离子浓度原位监测的相关工作，展望了其在金属材料缝隙腐蚀早期腐蚀机理研究中的应用。